Tìm thấy phân tử không gian lớn nhất
Đây là những phân tử lớn nhất được biết tồn
tại trong vũ trụ. “Chúng tôi đặc biệt thích thú
vì chúng có các tính chất độc nhất vô nhị
khiến chúng là những nhân vật quan trọng
trong mọi loại tiến trình vật lí và hóa học
đang diễn ra trong vũ trụ”, phát biểu của Jan
Cami, thuộc trường Đại học Western
Ontario, Canada. Cami là tác giả của bài báo
tường thuật về khám phá trên đăng trên tạp
chí Science.
Các nhà thiên văn sử dụng Kính thiên văn vũ trụ
Spitzer của NASA vừa phát hiện ra các phân tử
carbon, gọi là “bóng bucky” (C60) trong không
gian vũ trụ. Bóng bucky là những phân tử hình
quả bóng đá lần đầu tiên được quan sát thấy
trong một phòng thí nghiệm cách nay đã 25
năm.
Ảnh minh họa các quả bóng bucky C60 trong vũ
trụ. Ảnh: NASA/JPL-Caltech
Sở dĩ các phân tử này mang tên như vậy vì
chúng na ná giống với các mái vòm đo đạc kiến
trúc của Buckminster Fuller, chúng có các vòng
tròn đan xen nhau trên bề mặt của một hình gần
như cầu. Bóng bucky được cho là trôi nổi trong
không gian vũ trụ, nhưng người ta không phát
hiện ra chúng, mãi cho đến nay.
Đây là những phân tử lớn nhất được biết tồn tại
trong vũ trụ. “Chúng tôi đặc biệt thích thú vì
chúng có các tính chất độc nhất vô nhị khiến
chúng là những nhân vật quan trọng trong mọi
loại tiến trình vật lí và hóa học đang diễn ra
trong vũ trụ”, phát biểu của Jan Cami, thuộc
trường Đại học Western Ontario, Canada. Cami
là tác giả của bài báo tường thuật về khám phá
trên đăng trên tạp chí Science.
Bóng bucky cấu tạo gồm 60 nguyên tử carbon
sắp xếp theo những cấu trúc hình cầu, ba chiều.
Hình ảnh xen kẽ lục giác và ngũ giác của chúng
ăn khớp với các viền trắng đen trên quả bóng
đá bình thường. Đội nghiên cứu còn tìm thấy
một họ hàng thon dài hơn của bóng bucky, gọi
là C70, trong không gian vũ trụ. Những phân tử
này gồm 70 nguyên tử carbon và có hình dạng
giống với một viên ruby ôvan hơn. Cả hai loại
phân tử này thuộc về một họ có tên chính thức
là fullerene.
Đội của Cami đã bất ngờ tìm ra các quả bóng
carbon trong một tinh vân hành tinh tên gọi là Tc
1. Các tinh vân hành tinh là tàn dư của các sao,
như mặt trời, đã trút hết những lớp khí và bụi
bên ngoài của chúng khi chúng gì đi. Một ngôi
sao nóng, đặc, hay sao lùn trắng, tại tâm của
tinh vân trên tỏa sáng và làm nóng những đám
mây vật liệu đã bị ‘bóc vỏ’ này.
Dữ liệu từ Kính thiên văn vũ trụ Spitzer của
NASA cho thấy các dấu hiệu của bóng bucky
trong vũ trụ. Ảnh: NASA/JPL-Caltech/Đại học
Western Ontario
Bóng bucky được tìm thấy trong những đám
mây này, có lẽ phản ánh một giai đoạn ngắn
ngủi trong cuộc sống của ngôi sao, khi nó thổi
phụt ra vật liệu giàu carbon. Các nhà thiên văn
đã sử dụng thiết bị quang phổ của Spitzer để
phân tích ánh sáng hồng ngoại phát ra từ tinh
vân hành tinh trên và nhìn thấy các dấu hiệu
phổ của bóng bucky. Những phân tử này đại
khái ở nhiệt độ phòng – nhiệt độ lí tưởng để
phát ra các vân đặc trưng của ánh sáng hồng
ngoại mà Spitzer có thể phát hiện ra. Theo
Cami, Spitzer đã nhìn vào đúng nơi tại thời điểm
đúng lúc. Một thế kỉ trước đây chẳng hạn, bóng
bucky không thể nào phát hiện ra được vì chúng
còn quá lạnh.
So sánh dữ liệu thu từ Spitzer với dữ liệu lấy từ
các phép đo trong phòng thí nghiệm của cùng
phân tử trên cho kết quả ăn khớp ở mức hoàn
hảo.
Cami nói: “Chúng tôi không có kế hoạch trước
cho khám phá này. Nhưng khi chúng tôi nhìn
thấy các dấu hiệu phổ dị thường này, chúng tôi
lập tức biết rằng mình đang nhìn thấy một trong
những phân tử đã được tìm kiếm nhiều nhất bấy
lâu nay”.
Năm 1970, giáo sư người Nhật Eiji Osawa đã
tiên đoán sự tồn tại của bóng bucky, nhưng
chúng không được quan sát thấy mãi cho đến
các thí nghiệm trong phòng lab vào năm 1985.
Các nhà nghiên cứu đã mô phỏng các điều kiện
có trong khí quyển của những ngôi sao khổng
lồ, giàu carbon, đang già đi, trong đó các chuỗi
carbon đã được phát hiện thấy. Thật bất ngờ,
những thí nghiệm này mang lại sự hình thành
những lượng lớn fullerence. Các phân tử này đã
được tìm thấy trên trái đất, trong muội hóng của
nến, trong các lớp đá, và trong các thiên thạch.